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王珏老师的《优质微课设计的“四化”模型及其心理学原理》受到老师们的广泛好评。其中第一化就是“知识可视化”。 所谓“知识可视化”，国际上最早的知识可视化论文：Eppler&Burkhard 2004《知识可视化——通向一个新的学科及其应用领域》中是这样说的：
如今，“知识可视化”的重要性已经被越来越多的人所认识，也已经成为国家自然科学基金中教育技术领域的一个主题。相信会有更多学界的研究者加入这个领域，贡献更多好的理论与方法。 而王珏老师已经将“知识可视化”理论与方法进一步体系化，并与“学习科学”的研究结合到一起，形成一门全新的网络课程：《基于学习科学的高效教与学方法》（选课方法见文末）。 本文就将简要介绍“知识可视化”背后的机理（内容节选自课程）。 一、视觉有助于高效记忆 学习的第一环节就是“感知”。没有感知，也就无从“学习”。因此，感知的效率是学习的第一环节。 人的感知是通过“感官通道”来获得的。在“视听味嗅触”这5种感官通道中，视觉毫无疑问是最高效的感觉通道，更容易给人留下较为深刻的记忆！ “记忆”本身，就是学习的重要组成部分和评价指标。比如：英语单词的记忆，通过视觉图像进行记忆，能够大幅提升记忆水平（详见：《优质微课设计的“四化”模型及其心理学原理》）。 显然，对于较难的知识，需要学习者在一段较长的时间内，逐步加工、加深理解。这种能保存在长时记忆中的感官信息（仍以视觉信息最为常见和高效），将起到重要作用。 【应用案例】 如果大家能够掌握这一点，就会知道：在教学中尽量使用图像法来加深记忆，对于提升学习效果是非常有益的！ 比如：在《珏对PPT(6)：高中物理《功》PPT修改》中，功的公式单独出现（如下图）： 就不如让公式伴随着原理图像一起呈现（如下图），这不仅是因为图像有利于记忆，而且因为图像本身就蕴含了全部的物理意义与数学模型： 二、可视即理解 “可视化”的重要作用远不止于“记忆”！它还深度参与了学习者的认知加工过程！ 很多案例都表明：
比如，请你想像一下“如果自行车轮子是方的会如何”，你能想像出来吗？ 如果你想不出来的话，那就恭喜你！这说明你是一个正常人！ 这是由于，这个问题已经超出了我们的一般生活经验。人是很难想像出超出自己生活经验的事物的。 看到下张图，是不是瞬间就“了解”了呢？ 让我们接着想像：这辆车能骑吗？如果骑在这辆自行车上，会是什么感觉呢？ 同样的道理，我们不大可能有此种经历，因此同样想像不出来！ 看到下面这张图，相信你就会心一笑了！
那么，为什么看到的东西就更容易理解呢？ 简单说来，人类心理是不能直接操作抽象概念的（这里指的不是简单复述），而要借由该概念所对应的形象化材料——即心理表象！ 什么是心理表象呢？ 我们知道：金丝雀是黄色的。 现在请你想像：还有什么鸟是黄色的？ ——请静静地想一会儿，至少5秒钟—— 想出来了吗？ 即使没有想出来，也没关系！ 请你回想一下：你的大脑在对“黄色的鸟”这个概念进行操作的时候，脑子里飘过的是各种字、还是各种形象？ 在思考时，你脑子里闪过的应该是各种鸟的形象——这就叫“心理表象”。（参考答案：黄鹂鸟、鹦鹉等） 很显然，对于学生不懂的、尤其是抽象的概念，语言是很难帮学生建立起这种想像的！如此，学生的大脑就不能对这个概念进行操作——也就是“没有掌握”。 再比如： 如果提起水分子'H2O'，在你的大脑中一片懵，就说明你的大脑中没有建立起H2O的心理表象——这可能意味着你学起来感到枯燥、甚至困难重重。 而下面这幅图，应该会非常有助于你建立H2O的心理表象： 现在，合上眼睛，回想一下H2O的水分子模型： 一个蓝色的大分子（氧）、两个绿色的小分子（氢），它们结合在一起，长成了'那个'样子…… ——这就是你对H2O的心理表象了。有了这个心理表象，接下来你对H2O的心理操作就有了很好的基础！这比纯粹记住H2O的符号要有效、也生动得多！ 此外，认知心理学中的“双重编码”理论有更加系统地解释。 该理论认为：人脑中存在两种功能独立却又相互联系的加工系统：一个是以语言文字为基础的加工系统（“语义”），另一个是以表象为基础的加工系统。大脑要形成长时记忆，必须要同时激发这两个系统同时工作，对这两种信息同时进行编码。只有“编码”成功后，才能把信息放入长时记忆，此时我们就称之为“理解”。 根据“双重编码”理论，学生如果想理解老师所表达的“语义信息”，必须要能够想象出语义信息所对应的感性形象。如果想象不出来的话，就很难理解这个概念或术语了！ 而直观的视觉场景，正是一种典型的“情境信息”！ 而且，视觉场景本身是一种非常适合于大脑加工的情境。因为大脑在长期进化过程中，进化出一种超强的视觉信息处理能力：高效、敏锐、自动化（下意识处理）、低认知负荷！ 因此，在知识表达时，不好好利用视觉，实在是暴殄天物！ 【应用案例】 比如：在《“珏对PPT”第4期——龙船调》中，对于学生所不熟悉的恩施、土家族、采莲船这些名词，只简单写出来是无效的（如下图）： 如果增加用图像直观来表达，将会大大提升学生对这些名词的理解：
三、视觉擅长整体性和关系表达 在为什么“知识可视化”能提升知识讲授效果方面，我们还必须要认清语言文字表达与视觉表达的一个根本性差异。 语言文字的表达具有“碎片化”的特征。比如，一个知识可能需要10句话才能表达清楚，那么相比知识的整体信息而言，每句话都只是一个“碎片信息”。学习者需要自行把这些碎片信息整合在一起，建立一个整体的理解，才能够真正理解它。因此，语言文字的“碎片化”，决定了它不利于学习的过程。 知识一定要在整体中才能理解呢？说法当然有很多，比如“整体大于局部之和”，“信息本身的意义蕴含在关系之中”等等。 用一个浅显的案例可能更容易理解： 以下是用文字形式表达的“2018国务院部门调整方案”。如果请你仔细看的话，相信你一定每句话都能看懂：
但是，如果问你是否真的看懂了，你的回答很可能是：没看懂！ 是的，你可以看得懂任何一句话，但其实你却基本弄不懂它到底在说什么。这是因为我们没有弄懂信息之间的“关系”，或者说“结构”，因而就不可能弄懂它的“整体”。 如果我们用下面这样一幅结构图来呈现这些信息：
相信你稍作研究，就可以基本弄懂了！这个案例可以说明知识的“整体性”、“结构化表达”，对于理解知识本身的不可替代的作用！
事实上，只有在整体中，才能体现出信息之间的结构与关系。而这一点，无论是对于理解、还是对于推理都是至关重要的！ 比如，对于下面这道小学六年级的数学题，如果不用方程的话，可能很多成年人都会感到束手无策。
其实，只要能画出相应的“线段图”，问题就可以迎刃而解了！
为什么一个简单的线段图就能轻松解决问题呢？ 因为，用文字来表达关系，关系就被隐藏到了“语法”之中，由于人的工作记忆是非常有限的，因此稍微复杂一些的题目，大脑分析起来就存在困难。 而线段图，则是用视觉的方式，表达出所有数据之间的“关系”。再借助于视觉对模式识别的敏感性，来发现这些数据之间的关系，从而高效解决问题。 通过这两个例子，相信大家已经能够非常清楚地理解：视觉具备强烈的“整体性”特征、并善于“表达关系”，因而使得大脑能够更好地加工复杂的信息。 ——相对应的，由于语言文字的“碎片化”特征，所以对于越复杂的信息，语言文字越难以胜任。 【应用案例】 比如：在《珏对PPT(6)：高中物理《功》PPT修改》中，各种信息“堆砌”在一起，没有结构，信息量巨大、而又杂乱无章：
如果我们能够将所有要点，紧紧围绕功的公式的各个要素，进行“结构化表达”（如下图），是不是更加易记、易懂呢？！
【小结】 “知识可视化”之所以能做到高效表达，提升知识讲授的效果，是基于如下三方面机理：
最后，送给大家一句关于知识可视化的至理明言，希望大家能够从中获得启迪！
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